Значительно легче идет разложение карбоната магния, о чем в первом приближении можно предполагать на основании сравнения теплот образования карбонатов:
Карбонат магния при атмосферном давлении разлагается в интервале температур 400-450. Углекислый никель относится к числу наиболее легко разложимых карбонатов.
Сульфат никеля является более прочным химическим соединением, чем карбонат. Для этого соединения установлено следующее нарастание давления диссоциации с повышением температуры:
Температура, …...………………………. 700 800 900 945
Давление диссоциации, мм рт. ст. …………. 12,6 114,0 1030,0 2200,0
При нагревании в атмосфере окиси углерода сульфат никеля восстанавливается при температурах 600-800 до состояния сульфида; поэтому при плавке сульфата никеля на штейн нет необходимости вводить в шихту дополнительное количество сульфидирующего реагента.
Наиболее трудно разлагаемым сульфатом в шихте никелевой плавки является сульфат кальция. Разложение сульфата кальция при нагревании в атмосфере воздуха наблюдается при температурах выше 1200.
При контакте сульфата кальция с другими окислами давление диссоциации его при нагревании заметно увеличивается. При изучении равновесий
установлено, что присутствие кремнезема и других окислов заметно понижает температуру разложения сульфата кальция.
Взаимодействие сульфата кальция с сульфидами:
приводит к выделению серы сульфата в печные газы и обусловливает десульфуризацию процесса плавки.
Экспериментально установлено, что восстановление сернокислого кальция за счёт окиси углерода наблюдается при температурах 680-700.
В верхних горизонтах печи при нагревании шихты до 700-800 вслед за дегидратацией гипса происходит восстановление сернокислого кальция до состояния сульфида, который оказывает сульфидирующее действие на окисленные соединения никеля и железа.
В верхних и средних горизонтах печи идут следующие реакции:
Суммарная реакция этих процессов может быть выражена следующим уравнением:
Для полноты реакций в твёрдых фазах большое значение имеет хороший взаимный контакт реагирующих веществ, требуется очень тщательная подготовка шихты к плавке, т.е. мелкое дробление и хорошее перемешивание всех шихтовых компонентов, поступающих в агломерацию.
Непосредственная загрузка гипса и известняка в шахтную печь обусловливает послойную загрузку различных шихтовых материалов и ухудшает их взаимный контакт. Однако, даже и при условии хорошего перемешивания тонко измельчённых шихтовых компонентов в реальных условиях заводского процесса вряд ли можно обеспечить полный контакт никелевых соединений с гипсом, тем более, что содержание никеля в шихте обычно составляет всего 1-1,5%.
Значительная часть никеля внутри отдельных кусков агломерата или руды неизбежно остается в форме неразложившегося сложного силиката, который в нижней части печи переходит в шлак.
В шахтной печи сульфидирование никеля начинается в подготовительной зоне, в твёрдых фазах, и продолжается при взаимодействии расплава с твердым сернистым кальцием в средней и нижней зонах печи. Этот процесс заканчивается в жидких фазах над фурмами и в области внутреннего горна печи.
Наряду с сульфидированием никеля, идет процесс сульфидирования окисленных соединений железа в твердых фазах и на границе соприкосновения расплава с твёрдым сернистым кальцием.
Из побочных реакций, которые способствуют повышенной десульфуризации в процессе, наибольшее значение имеют:
В связи с побочными реакциями в плавку вводят всегда некоторый избыток гипса, до 50%, против теоретически требующегося его количества. Следует отметить, что большой избыток гипса приводит к значительному увеличению десульфуризации и почти не влияет на состав штейна.
Иное влияние на состав штейна оказывает пирит: с увеличением добавки пирита к шихте выход штейна увеличивается, а содержание в нем никеля соответственно уменьшается. В природе пирит всегда содержит некоторое количество меди, которая при плавке полностью переходит в штейн и затрудняет получение из него чистого металлического никеля.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.